JP3895976B2 - 多段圧縮式ロータリーコンプレッサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮されて密閉容器内に吐出された冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の多段圧縮式ロータリコンプレッサ、特に、内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て、放熱器に流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返すものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような多段圧縮式ロータリコンプレッサに取り付けられたベーンは、シリンダの半径方向に設けられた溝内に移動自在に挿入されている。係るベーンはローラに押し付けられてシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するものであり、ベーンの後側には当該ベーンをローラ側に付勢するスプリングが設けられると共に、溝にはベーンをローラ側に付勢するためシリンダの高圧室と連通する背圧室が設けられている。
【０００４】
ここで、内部中間圧型のロータリコンプレッサでは密閉容器内圧力よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の方が圧力が高くなるため、この第２の回転圧縮要素のベーンを付勢する背圧室には、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が加えられる。
【０００５】
しかしながら、係る多段圧縮式ロータリコンプレッサに、高低差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いた場合、図６に示すように吐出冷媒圧力は高圧（ＨＰ）となる第２の回転圧縮要素で１２ＭＰａＧに達する。そのため、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力を背圧室に加えた場合、ベーンをローラに押し付ける圧力が必要以上に高くなってベーン先端とローラ外周との摺動部分に著しく負担が加わり、ベーン及びローラが著しく摩耗してしまい、最悪破損してしまうと云う問題が発生していた。
【０００６】
本発明は、係る技術的課題を解決するために成されたものであり、内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、ベーン及びローラの耐久性を向上し、ベーン及びローラの破損を未然に回避することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、このベーンを常時ローラ側に付勢するための背圧室と、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側と背圧室とを連通する連通路と、この連通路を介して背圧室に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁とを備えているので、この圧力調整弁により、ローラに対するベーンの押付け力を適正に保つことができる。また、背圧室の圧力を第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より低く、且つ、密閉容器内の圧力より高い所定の値に保つことにより、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーンに加えられることを防止し、ローラへのベーンの付勢力を最適化することが可能となる。
【０００８】
これにより、ベーン先端及びローラ外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン及びローラの破損を未然に回避して耐久性の向上を図ることができるようになるものである。
【０００９】
更に本発明によれば、上記に加えてシリンダの開口面を閉塞すると共に、電動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材内に構成された吐出消音室とを備え、連通路を支持部材内に形成して吐出消音室と背圧室とを連通すると共に、圧力調整弁を支持部材内に設けたので、密閉容器内の限られたスペースを有効に活用しながら、構造を複雑化すること無く、ベーンの背圧室内の圧力調整を行うことができるようになる。また、支持部材内に連通路と圧力調整弁を予め設けておけるので、組立作業性も良好となるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、図２はロータリコンプレッサ１０の圧力調整弁１０７部分の拡大断面図、図３はロータリコンプレッサ１０の正面図、図４はロータリコンプレッサ１０の側面図をそれぞれ示している。
【００１１】
各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒とする内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１２】
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４の回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１３】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００１４】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。
【００１５】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８、下シリンダ４０と、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側とに区画する上下ベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００１６】
尚、第１の回転圧縮要素３２の排除容積と第２の回転圧縮要素３４の排除容積の比は、第２の回転圧縮要素３４の排除容積／第１の回転圧縮要素３２の排除容積×１００＝４０％〜７５％とされている。
【００１７】
上記第２の回転圧縮要素３４を構成する上シリンダ３８内には、図２で示すように前述したベーン５０を収納する案内溝７０が形成されており、この案内溝７０の外側、即ち、ベーン５０の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４を収納する収納部７０Ａが形成されている。このスプリング７４はベーン５０の背面側端部に当接し、常時ベーン５０をローラ４６側に付勢する。そして、この収納部７０Ａは案内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口しており、収納部７０Ａに収納されたスプリング７４の密閉容器１２側には金属製のプラグ１３７が設けられ、スプリング７４の抜け止めの役目を果たす。また、プラグ１３７の周面には当該プラグ１３７と収納部７０Ａの内面間をシールするために図示しないＯリングが取り付けられている。
【００１８】
更に、案内溝７０と収納部７０Ａの間には、スプリング７４と共にベーン５０を常時ローラ４６側に付勢するため、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出圧をベーン５０に加える背圧室９９が設けられている。この背圧室９９の上面は後述する第２の通路１０６に連通する。
【００１９】
また、上部支持部材５４及び下部支持部材５６内には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上側の吸込通路は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー６６、下部カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４が設けられている。
【００２０】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間突出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００２１】
そして、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞する上部カバー６６は、密閉容器１２内を吐出消音室６２と電動要素１４側とに仕切る。
【００２２】
また、上部支持部材５４内には連通路１００が形成されている。この連通路１００は、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の図示しない吐出ポートに連通する吐出消音室６２と前記背圧室９９とを連通する通路であり、図２に示すように上部支持部材５４を上下に貫通し、上側が上部カバー６６にて閉塞される弁収納室１０２と、この弁収納室１０２の上端と吐出消音室６２とを連通する第１の通路１０１と、弁収納室１０２の外側に位置して当該弁収納室１０２と背圧室９９とを連通する第２の通路１０６とから構成される。
【００２３】
前記弁収納室１０２は鉛直方向に延在する円筒状の孔であり、下端は封止材１０３にて閉塞されている。そして、封止材１０３の上側にはバネ部材１０４（コイルスプリング）の下端が取り付けられ、このバネ部材１０４の上端に弁体１０５が取り付けられている。この弁体１０５は弁収納室１０２内に上下移動自在に設けられると共に、当該弁収納室１０２の周壁に摺動自在に当接して弁収納室１０２を上下に区画する。これら弁体１０５及びバネ部材１０４によって本発明の圧力調整弁１０７が構成されている。
【００２４】
前記第２の通路１０６は弁収納室１０２の下端から所定高さの位置から下方の背圧室９９まで形成されており、前記弁体１０５が第２の通路１０６より上にあるときは連通路１００は閉じられ、弁体１０５の上面が第２の通路１０６の上端より下に来ると連通路１００が開放される構成とされている。前記バネ部材１０４は常時この弁体１０５を持ち上げる方向に付勢する。
【００２５】
また、弁体１０５は第１の通路１０１から弁収納室１０２内に流入する高圧の冷媒ガスにより上方から押し下げられる方向の力を受け、第２の通路１０６からは背圧室９９内の圧力により下方から持ち上げられる方向の力を受ける。即ち、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内で圧縮され、吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスの圧力と、バネ部材１０４の付勢力＋背圧室９９内の圧力によって弁収納室１０２内を弁体１０５が上下移動する。
【００２６】
このバネ部材１０４の付勢力は、例えば吐出消音室６２と背圧室９９の圧力差（吐出消音室６２の圧力−背圧室９９の圧力）が例えば２ＭＰａＧより大きくなると、弁体１０５の上面が第２の通路１０６の上端より押し下げられ、連通路１００を開放し、圧力差が２ＭＰａＧ以下に縮まると、弁体１０５が押し上げられてその上面が第２の通路１０６の上端よりも上がり、連通路１００を閉じるように設定されているものとする。
【００２７】
この場合、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。
【００２８】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００２９】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００３０】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端はアキュムレータ１４６の下端に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒導入管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００３１】
上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケット１４７にアキュムレータ側のブラケット１４８を介して取り付けられている（図３）。
【００３２】
そして、本実施例のロータリコンプレッサ１０は図５に示すような給湯装置１５３の冷媒回路に使用される。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６は水加熱用のガスクーラ１５４の入口に接続される。このガスクーラ１５４が給湯装置１５３の図示しない貯湯タンクに設けられる。ガスクーラ１５４を出た配管は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に接続される。また、冷媒導入管９２の中途部からは図５に示すように除霜回路を構成するデフロスト管１５８が分岐し、流路制御装置としての電磁弁１５９を介してガスクーラ１５４の入口に至る冷媒吐出管９６に接続されている。尚、図５ではアキュムレータ１４６は省略されている。
【００３３】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、通常の加熱運転では電磁弁１５９は閉じているものとする。ターミナル２０及び図示しない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３４】
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートから下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（一段目吸入圧：４ＭＰａＧ）の冷媒は、下ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧（一段目吐出圧：８ＭＰａＧ）となり、下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポート、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４に吐出される。そして、吐出消音室６４内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、前記連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出され、これによって、密閉容器１２内は中間圧（８ＭＰａＧ）となる。
【００３５】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て、冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して図示しない吸込ポートから上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、上ローラ４６とべーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり（二段目吐出圧：１２ＭＰａＧ）、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材５４内に形成された吐出消音室６２に吐出される。
【００３６】
吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスは、冷媒吐出管９６を経由してガスクーラ１５４内に流入する。このときの冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは放熱して、貯湯タンク内の水を加熱し、約＋９０℃の温水を生成する。
【００３７】
一方、ガスクーラ１５４において冷媒自体は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発し、アキュムレータ１４６（図５では示していない）を経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００３８】
このような加熱運転中、吐出消音室６２内の圧力は前述の如く１２ＭＰａＧ程の極めて高圧となるが、このとき、背圧室９９内の圧力が吐出消音室６２内の圧力よりも低く、その差が２ＭＰａＧより大きいときは、前述の如く圧力調整弁１０７の弁体１０５が連通路１００を開放する。これにより、吐出消音室６２内の高圧の冷媒ガスが背圧室９９内に流入する。
【００３９】
係る圧力導入によって背圧室９９内の圧力が上昇し、背圧室９９内の圧力と吐出消音室６２内の圧力との差が２ＭＰａＧまで縮まると、前述の如く圧力調整弁１０７の弁体１０５が連通路１００を閉じるので、背圧室９９への冷媒ガスの流入は停止する。
【００４０】
これにより、二段目吐出圧が１２ＭＰａＧの場合には、背圧室９９内の圧力は、中間圧８ＭＰａＧより高く二段目吐出圧１２ＭＰａＧより低い約１０ＭＰａＧに維持されるようになるので、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーン５０に加えられることを防止し、上ローラ４６へのベーン５０の付勢力を最適化することが可能となる。これにより、ベーン５０の先端及び上ローラ４６外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン５０及び上ローラ４６の耐久性の向上を図り、ベーン５０及び上ローラ４６の破損を未然に回避することができるようになる。
【００４１】
ここで、特に低外気温の環境ではこのような加熱運転で蒸発器１５７には着霜が成長する。その場合には電磁弁１５９を開放し、膨張弁１５６は全開状態として蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、密閉容器１２内の中間圧の冷媒（第２の回転圧縮要素３４から吐出された少量の高圧冷媒を含む）は、デフロスト管１５８を通ってガスクーラ１５４に至る。この冷媒の温度は＋５０〜＋６０℃程であり、ガスクーラ１５４では放熱せず、当初は逆に冷媒が熱を吸収するかたちとなる。そして、ガスクーラ１５４から出た冷媒は膨張弁１５６を通過し、蒸発器１５７に至るようになる。即ち、蒸発器１５７には略中間圧の比較的温度の高い冷媒が減圧されずに実質的に直接供給されるかたちとなり、これによって、蒸発器１５７は加熱され、除霜されることになる。
【００４２】
このように、密閉容器１２内に電動要素１４と、電動要素１４にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備え、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスを密閉容器１２内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４で圧縮するものであって、第２の回転圧縮要素３４を構成するための上シリンダ３８及び電動要素１４の回転軸１６に形成された上偏心部４２に嵌合されて上シリンダ３８内で偏心回転する上ローラ４６と、この上ローラ４６に当接して上シリンダ３８内を低圧室側と高圧室側に区画するベーン５０と、このベーン５０を常時上ローラ４６側に付勢するための背圧室９９と、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側と背圧室９９とを連通する連通路１００と、この連通路１００を介して背圧室９９に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁１０７とを備えているので、この圧力調整弁１０７により、背圧室９９の圧力を第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の高圧より低く、且つ、密閉容器１２内の中間圧より高い所定の値に保つことにより、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーン５０に加えられることを防止し、上ローラ４６へのベーン５０の付勢力を最適化することが可能となる。
【００４３】
これにより、ベーン５０の先端及び上ローラ４６外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン５０及び上ローラ４６の耐久性の向上を図り、ベーン５０及び上ローラ４６の破損を未然に回避することができるようになる。
【００４４】
特に、連通路１００を上部支持部材５４内に形成して吐出消音室６２と背圧室９９とを連通すると共に、圧力調整弁１０７を上部支持部材５４内に設けているので、密閉容器１２内の限られたスペースを有効に活用しながら、構造を複雑化すること無く、ベーン５０の背圧室９９内の圧力調整を行うことができるようになる。また、上部支持部材５４内に連通路１００と圧力調整弁１０７を予め設けておけるので、組立作業性も良好となる。
【００４５】
尚、実施例に示した各圧力値はそれに限定されるものでは無く、コンプレッサそれぞれの容量・能力に応じて適宜設定するものとする。また、実施例では回転軸１６を縦置型とした多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０について説明したが、この発明は回転軸を横置型とした多段圧縮式ロータリコンプレッサにも適応できることは言うまでもない。
【００４６】
また、多段圧縮式ロータリコンプレッサを第１及び第２の回転圧縮要素を備えた２段圧縮式ロータリコンプレッサで説明したが、これに限らず回転圧縮要素を３段、４段或いはそれ以上の回転圧縮要素を備えた多段圧縮式ロータリコンプレッサに適応しても差し支えない。更に、実施例では多段圧縮ロータリコンプレッサ１０を給湯装置１５３の冷媒回路に用いたが、これに限らず、室内の暖房用などに用いても本発明は有効である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、このベーンを常時ローラ側に付勢するための背圧室と、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側と背圧室とを連通する連通路と、この連通路を介して背圧室に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁とを備え、背圧室の圧力を第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より低く、且つ、密閉容器内の圧力より高い所定の値に保つことにより、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーンに加えられることを防止し、ローラへのベーンの付勢力を最適化することが可能となる。
【００４８】
これにより、ベーン先端及びローラ外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン及びローラの耐久性の向上を図り、ベーン及びローラの破損を未然に回避することができるようになるものである。
【００４９】
また、上記に加えてシリンダの開口面を閉塞すると共に、電動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材内に構成された吐出消音室とを備え、連通路を支持部材内に形成して吐出消音室と背圧室とを連通すると共に、圧力調整弁を支持部材内に設けたので、密閉容器内の限られたスペースを有効に活用しながら、構造を複雑化すること無く、ベーンの背圧室内の圧力調整を行うことができるようになる。また、支持部材内に連通路と圧力調整弁を予め設けておけるので、組立作業性も良好となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素の圧力調整弁部分の拡大断面図である。
【図３】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの正面図である。
【図４】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの側面図である。
【図５】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサを適用した給湯装置の冷媒回路図である。
【図６】外気温と多段圧縮式ロータリコンプレッサの各圧力の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
２２ ステータ
２４ ロータ
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８、４０ 上下シリンダ
４６、４８ 上下ローラ
５０、５２ ベーン
５４ 上部支持部材
６２ 吐出消音室
６６ 上部カバー
７０ 案内溝
７０Ａ 収納部
７４ スプリング
９９ 背圧室
１００ 連通路
１０１ 第１の通路
１０２ 弁収納室
１０３ 封止材
１０４ バネ部材
１０５ 弁体
１０６ 第２の通路
１０７ 圧力調整弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮されて密閉容器内に吐出された冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の多段圧縮式ロータリコンプレッサ、特に、内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て、放熱器に流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返すものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような多段圧縮式ロータリコンプレッサに取り付けられたベーンは、シリンダの半径方向に設けられた溝内に移動自在に挿入されている。係るベーンはローラに押し付けられてシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するものであり、ベーンの後側には当該ベーンをローラ側に付勢するスプリングが設けられると共に、溝にはベーンをローラ側に付勢するためシリンダの高圧室と連通する背圧室が設けられている。
【０００４】
ここで、内部中間圧型のロータリコンプレッサでは密閉容器内圧力よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の方が圧力が高くなるため、この第２の回転圧縮要素のベーンを付勢する背圧室には、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が加えられる。
【０００５】
しかしながら、係る多段圧縮式ロータリコンプレッサに、高低差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いた場合、図６に示すように吐出冷媒圧力は高圧（ＨＰ）となる第２の回転圧縮要素で１２ＭＰａＧに達する。そのため、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力を背圧室に加えた場合、ベーンをローラに押し付ける圧力が必要以上に高くなってベーン先端とローラ外周との摺動部分に著しく負担が加わり、ベーン及びローラが著しく摩耗してしまい、最悪破損してしまうと云う問題が発生していた。
【０００６】
本発明は、係る技術的課題を解決するために成されたものであり、内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、ベーン及びローラの耐久性を向上し、ベーン及びローラの破損を未然に回避することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、このベーンを常時ローラ側に付勢するための背圧室と、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側と背圧室とを連通する連通路と、この連通路を介して背圧室に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁とを備えているので、この圧力調整弁により、ローラに対するベーンの押付け力を適正に保つことができる。また、背圧室の圧力を第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より低く、且つ、密閉容器内の圧力より高い所定の値に保つことにより、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーンに加えられることを防止し、ローラへのベーンの付勢力を最適化することが可能となる。
【０００８】
これにより、ベーン先端及びローラ外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン及びローラの破損を未然に回避して耐久性の向上を図ることができるようになるものである。
【０００９】
更に本発明によれば、上記に加えてシリンダの開口面を閉塞すると共に、電動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材内に構成された吐出消音室とを備え、連通路を支持部材内に形成して吐出消音室と背圧室とを連通すると共に、圧力調整弁を支持部材内に設けたので、密閉容器内の限られたスペースを有効に活用しながら、構造を複雑化すること無く、ベーンの背圧室内の圧力調整を行うことができるようになる。また、支持部材内に連通路と圧力調整弁を予め設けておけるので、組立作業性も良好となるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、図２はロータリコンプレッサ１０の圧力調整弁１０７部分の拡大断面図、図３はロータリコンプレッサ１０の正面図、図４はロータリコンプレッサ１０の側面図をそれぞれ示している。
【００１１】
各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒とする内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１２】
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４の回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１３】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００１４】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。
【００１５】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８、下シリンダ４０と、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側とに区画する上下ベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００１６】
尚、第１の回転圧縮要素３２の排除容積と第２の回転圧縮要素３４の排除容積の比は、第２の回転圧縮要素３４の排除容積／第１の回転圧縮要素３２の排除容積×１００＝４０％〜７５％とされている。
【００１７】
上記第２の回転圧縮要素３４を構成する上シリンダ３８内には、図２で示すように前述したベーン５０を収納する案内溝７０が形成されており、この案内溝７０の外側、即ち、ベーン５０の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４を収納する収納部７０Ａが形成されている。このスプリング７４はベーン５０の背面側端部に当接し、常時ベーン５０をローラ４６側に付勢する。そして、この収納部７０Ａは案内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口しており、収納部７０Ａに収納されたスプリング７４の密閉容器１２側には金属製のプラグ１３７が設けられ、スプリング７４の抜け止めの役目を果たす。また、プラグ１３７の周面には当該プラグ１３７と収納部７０Ａの内面間をシールするために図示しないＯリングが取り付けられている。
【００１８】
更に、案内溝７０と収納部７０Ａの間には、スプリング７４と共にベーン５０を常時ローラ４６側に付勢するため、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出圧をベーン５０に加える背圧室９９が設けられている。この背圧室９９の上面は後述する第２の通路１０６に連通する。
【００１９】
また、上部支持部材５４及び下部支持部材５６内には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上側の吸込通路は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー６６、下部カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４が設けられている。
【００２０】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間突出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００２１】
そして、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞する上部カバー６６は、密閉容器１２内を吐出消音室６２と電動要素１４側とに仕切る。
【００２２】
また、上部支持部材５４内には連通路１００が形成されている。この連通路１００は、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の図示しない吐出ポートに連通する吐出消音室６２と前記背圧室９９とを連通する通路であり、図２に示すように上部支持部材５４を上下に貫通し、上側が上部カバー６６にて閉塞される弁収納室１０２と、この弁収納室１０２の上端と吐出消音室６２とを連通する第１の通路１０１と、弁収納室１０２の外側に位置して当該弁収納室１０２と背圧室９９とを連通する第２の通路１０６とから構成される。
【００２３】
前記弁収納室１０２は鉛直方向に延在する円筒状の孔であり、下端は封止材１０３にて閉塞されている。そして、封止材１０３の上側にはバネ部材１０４（コイルスプリング）の下端が取り付けられ、このバネ部材１０４の上端に弁体１０５が取り付けられている。この弁体１０５は弁収納室１０２内に上下移動自在に設けられると共に、当該弁収納室１０２の周壁に摺動自在に当接して弁収納室１０２を上下に区画する。これら弁体１０５及びバネ部材１０４によって本発明の圧力調整弁１０７が構成されている。
【００２４】
前記第２の通路１０６は弁収納室１０２の下端から所定高さの位置から下方の背圧室９９まで形成されており、前記弁体１０５が第２の通路１０６より上にあるときは連通路１００は閉じられ、弁体１０５の上面が第２の通路１０６の上端より下に来ると連通路１００が開放される構成とされている。前記バネ部材１０４は常時この弁体１０５を持ち上げる方向に付勢する。
【００２５】
また、弁体１０５は第１の通路１０１から弁収納室１０２内に流入する高圧の冷媒ガスにより上方から押し下げられる方向の力を受け、第２の通路１０６からは背圧室９９内の圧力により下方から持ち上げられる方向の力を受ける。即ち、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内で圧縮され、吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスの圧力と、バネ部材１０４の付勢力＋背圧室９９内の圧力によって弁収納室１０２内を弁体１０５が上下移動する。
【００２６】
このバネ部材１０４の付勢力は、例えば吐出消音室６２と背圧室９９の圧力差（吐出消音室６２の圧力−背圧室９９の圧力）が例えば２ＭＰａＧより大きくなると、弁体１０５の上面が第２の通路１０６の上端より押し下げられ、連通路１００を開放し、圧力差が２ＭＰａＧ以下に縮まると、弁体１０５が押し上げられてその上面が第２の通路１０６の上端よりも上がり、連通路１００を閉じるように設定されているものとする。
【００２７】
この場合、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。
【００２８】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００２９】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００３０】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端はアキュムレータ１４６の下端に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒導入管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００３１】
上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケット１４７にアキュムレータ側のブラケット１４８を介して取り付けられている（図３）。
【００３２】
そして、本実施例のロータリコンプレッサ１０は図５に示すような給湯装置１５３の冷媒回路に使用される。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６は水加熱用のガスクーラ１５４の入口に接続される。このガスクーラ１５４が給湯装置１５３の図示しない貯湯タンクに設けられる。ガスクーラ１５４を出た配管は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に接続される。また、冷媒導入管９２の中途部からは図５に示すように除霜回路を構成するデフロスト管１５８が分岐し、流路制御装置としての電磁弁１５９を介してガスクーラ１５４の入口に至る冷媒吐出管９６に接続されている。尚、図５ではアキュムレータ１４６は省略されている。
【００３３】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、通常の加熱運転では電磁弁１５９は閉じているものとする。ターミナル２０及び図示しない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３４】
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートから下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（一段目吸入圧：４ＭＰａＧ）の冷媒は、下ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧（一段目吐出圧：８ＭＰａＧ）となり、下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポート、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４に吐出される。そして、吐出消音室６４内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、前記連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出され、これによって、密閉容器１２内は中間圧（８ＭＰａＧ）となる。
【００３５】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て、冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して図示しない吸込ポートから上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、上ローラ４６とべーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり（二段目吐出圧：１２ＭＰａＧ）、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材５４内に形成された吐出消音室６２に吐出される。
【００３６】
吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスは、冷媒吐出管９６を経由してガスクーラ１５４内に流入する。このときの冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは放熱して、貯湯タンク内の水を加熱し、約＋９０℃の温水を生成する。
【００３７】
一方、ガスクーラ１５４において冷媒自体は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発し、アキュムレータ１４６（図５では示していない）を経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００３８】
このような加熱運転中、吐出消音室６２内の圧力は前述の如く１２ＭＰａＧ程の極めて高圧となるが、このとき、背圧室９９内の圧力が吐出消音室６２内の圧力よりも低く、その差が２ＭＰａＧより大きいときは、前述の如く圧力調整弁１０７の弁体１０５が連通路１００を開放する。これにより、吐出消音室６２内の高圧の冷媒ガスが背圧室９９内に流入する。
【００３９】
係る圧力導入によって背圧室９９内の圧力が上昇し、背圧室９９内の圧力と吐出消音室６２内の圧力との差が２ＭＰａＧまで縮まると、前述の如く圧力調整弁１０７の弁体１０５が連通路１００を閉じるので、背圧室９９への冷媒ガスの流入は停止する。
【００４０】
これにより、二段目吐出圧が１２ＭＰａＧの場合には、背圧室９９内の圧力は、中間圧８ＭＰａＧより高く二段目吐出圧１２ＭＰａＧより低い約１０ＭＰａＧに維持されるようになるので、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーン５０に加えられることを防止し、上ローラ４６へのベーン５０の付勢力を最適化することが可能となる。これにより、ベーン５０の先端及び上ローラ４６外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン５０及び上ローラ４６の耐久性の向上を図り、ベーン５０及び上ローラ４６の破損を未然に回避することができるようになる。
【００４１】
ここで、特に低外気温の環境ではこのような加熱運転で蒸発器１５７には着霜が成長する。その場合には電磁弁１５９を開放し、膨張弁１５６は全開状態として蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、密閉容器１２内の中間圧の冷媒（第２の回転圧縮要素３４から吐出された少量の高圧冷媒を含む）は、デフロスト管１５８を通ってガスクーラ１５４に至る。この冷媒の温度は＋５０〜＋６０℃程であり、ガスクーラ１５４では放熱せず、当初は逆に冷媒が熱を吸収するかたちとなる。そして、ガスクーラ１５４から出た冷媒は膨張弁１５６を通過し、蒸発器１５７に至るようになる。即ち、蒸発器１５７には略中間圧の比較的温度の高い冷媒が減圧されずに実質的に直接供給されるかたちとなり、これによって、蒸発器１５７は加熱され、除霜されることになる。
【００４２】
このように、密閉容器１２内に電動要素１４と、電動要素１４にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備え、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスを密閉容器１２内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４で圧縮するものであって、第２の回転圧縮要素３４を構成するための上シリンダ３８及び電動要素１４の回転軸１６に形成された上偏心部４２に嵌合されて上シリンダ３８内で偏心回転する上ローラ４６と、この上ローラ４６に当接して上シリンダ３８内を低圧室側と高圧室側に区画するベーン５０と、このベーン５０を常時上ローラ４６側に付勢するための背圧室９９と、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側と背圧室９９とを連通する連通路１００と、この連通路１００を介して背圧室９９に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁１０７とを備えているので、この圧力調整弁１０７により、背圧室９９の圧力を第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の高圧より低く、且つ、密閉容器１２内の中間圧より高い所定の値に保つことにより、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーン５０に加えられることを防止し、上ローラ４６へのベーン５０の付勢力を最適化することが可能となる。
【００４３】
これにより、ベーン５０の先端及び上ローラ４６外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン５０及び上ローラ４６の耐久性の向上を図り、ベーン５０及び上ローラ４６の破損を未然に回避することができるようになる。
【００４４】
特に、連通路１００を上部支持部材５４内に形成して吐出消音室６２と背圧室９９とを連通すると共に、圧力調整弁１０７を上部支持部材５４内に設けているので、密閉容器１２内の限られたスペースを有効に活用しながら、構造を複雑化すること無く、ベーン５０の背圧室９９内の圧力調整を行うことができるようになる。また、上部支持部材５４内に連通路１００と圧力調整弁１０７を予め設けておけるので、組立作業性も良好となる。
【００４５】
尚、実施例に示した各圧力値はそれに限定されるものでは無く、コンプレッサそれぞれの容量・能力に応じて適宜設定するものとする。また、実施例では回転軸１６を縦置型とした多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０について説明したが、この発明は回転軸を横置型とした多段圧縮式ロータリコンプレッサにも適応できることは言うまでもない。
【００４６】
また、多段圧縮式ロータリコンプレッサを第１及び第２の回転圧縮要素を備えた２段圧縮式ロータリコンプレッサで説明したが、これに限らず回転圧縮要素を３段、４段或いはそれ以上の回転圧縮要素を備えた多段圧縮式ロータリコンプレッサに適応しても差し支えない。更に、実施例では多段圧縮ロータリコンプレッサ１０を給湯装置１５３の冷媒回路に用いたが、これに限らず、室内の暖房用などに用いても本発明は有効である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、このベーンを常時ローラ側に付勢するための背圧室と、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側と背圧室とを連通する連通路と、この連通路を介して背圧室に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁とを備え、背圧室の圧力を第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より低く、且つ、密閉容器内の圧力より高い所定の値に保つことにより、所謂ベーンとびを防止しながら必要以上の背圧がベーンに加えられることを防止し、ローラへのベーンの付勢力を最適化することが可能となる。
【００４８】
これにより、ベーン先端及びローラ外周との摺動部分に加わる負担が軽減され、ベーン及びローラの耐久性の向上を図り、ベーン及びローラの破損を未然に回避することができるようになるものである。
【００４９】
また、上記に加えてシリンダの開口面を閉塞すると共に、電動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材内に構成された吐出消音室とを備え、連通路を支持部材内に形成して吐出消音室と背圧室とを連通すると共に、圧力調整弁を支持部材内に設けたので、密閉容器内の限られたスペースを有効に活用しながら、構造を複雑化すること無く、ベーンの背圧室内の圧力調整を行うことができるようになる。また、支持部材内に連通路と圧力調整弁を予め設けておけるので、組立作業性も良好となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素の圧力調整弁部分の拡大断面図である。
【図３】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの正面図である。
【図４】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの側面図である。
【図５】図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサを適用した給湯装置の冷媒回路図である。
【図６】外気温と多段圧縮式ロータリコンプレッサの各圧力の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
２２ ステータ
２４ ロータ
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８、４０ 上下シリンダ
４６、４８ 上下ローラ
５０、５２ ベーン
５４ 上部支持部材
６２ 吐出消音室
６６ 上部カバー
７０ 案内溝
７０Ａ 収納部
７４ スプリング
９９ 背圧室
１００ 連通路
１０１ 第１の通路
１０２ 弁収納室
１０３ 封止材
１０４ バネ部材
１０５ 弁体
１０６ 第２の通路
１０７ 圧力調整弁
Claims (2)
- 密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを前記密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び前記電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、
該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、
該ベーンを常時前記ローラ側に付勢するための背圧室と、
前記シリンダの開口面を閉塞すると共に、前記電動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、
該支持部材内に構成された吐出消音室と、
前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側と前記背圧室とを連通する連通路と、
該連通路を介して前記背圧室に加えられる圧力を調整するための圧力調整弁とを備え、
前記連通路は前記支持部材内に形成されて前記吐出消音室と前記背圧室とを連通すると共に、前記圧力調整弁は前記支持部材内に設けられることを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。 - 前記圧力調整弁は、前記背圧室の圧力を前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より低く、前記密閉容器内の圧力より高い所定の値に保つことを特徴とする請求項１の多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
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